高峰 楊敏 唐丹紅 郭磊

【摘 要】本文介紹了基于調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)集中監(jiān)控變電站遠(yuǎn)程維護(hù)的設(shè)計(jì)原則，功能、結(jié)構(gòu)和性能；包括了系統(tǒng)流程，采用技術(shù)和界面設(shè)置。集中監(jiān)控服務(wù)器是主站面向廣大廠站端，開發(fā)的一種可用于收集分布遠(yuǎn)程在各地的廠站信息以及根據(jù)廠站端的各種數(shù)據(jù)，產(chǎn)生相應(yīng)的表格和圖表和其它的相關(guān)的信息。在帶給用戶簡(jiǎn)易操作的同時(shí)，也為用戶提供直觀的廠站端工作信息，方便用戶各個(gè)廠站。遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器在設(shè)計(jì)的過程中，遵循安全，實(shí)時(shí)，高效，雙向的原則，爭(zhēng)取做到及時(shí)的響應(yīng)和顯示的原則。介紹了基于調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)集中監(jiān)控變電站遠(yuǎn)程維護(hù)的設(shè)計(jì)原則，功能、結(jié)構(gòu)和性能；包括了系統(tǒng)流程，采用技術(shù)和界面設(shè)置。

【關(guān)鍵詞】調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng) 集中監(jiān)控 遠(yuǎn)程維護(hù)

目前隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，越來越多的設(shè)備通過有線和無線的方式連接到網(wǎng)絡(luò)中，目前更多的設(shè)備加入到物聯(lián)網(wǎng)的大潮中。而傳統(tǒng)的企業(yè)在對(duì)設(shè)備的檢查與維護(hù)的過程中，更多的是采用到現(xiàn)場(chǎng)查看工作狀態(tài)，維修的方式，這樣對(duì)于企業(yè)來說，即要耗掉更多的時(shí)間和金錢，而且也極不劃算。

隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的普及，以及云服務(wù)的產(chǎn)生，本項(xiàng)目是在基于上述條件的情況下來進(jìn)行相關(guān)的調(diào)研和設(shè)計(jì)，以期在借助于網(wǎng)絡(luò)的情況下，實(shí)現(xiàn)如下功能：

在調(diào)度主站通過控制器來實(shí)現(xiàn)對(duì)于遠(yuǎn)程的變電站監(jiān)控后臺(tái)進(jìn)行操作控制的作用。

雙方實(shí)現(xiàn)兩方面的目的：（1）控制命令，即由調(diào)度主站下發(fā)的控制遠(yuǎn)程維護(hù)控制器的遙控指令；（2）維護(hù)工作交互，即對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的維護(hù)數(shù)據(jù)，包括對(duì)變電站站端系統(tǒng)的備份數(shù)據(jù)。

集中監(jiān)控服務(wù)器是主站面向廣大廠站端，開發(fā)的一種可用于收集分布遠(yuǎn)程在各地的廠站信息以及根據(jù)廠站端的各種數(shù)據(jù)，產(chǎn)生相應(yīng)的表格和圖表和其它的相關(guān)的信息。在帶給用戶簡(jiǎn)易操作的同時(shí)，也為用戶提供直觀的廠站端工作信息，方便用戶各個(gè)廠站。

1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案

1.1設(shè)計(jì)原則

遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器在設(shè)計(jì)的過程中，遵循安全，實(shí)時(shí)，高效，雙向的原則，要做到及時(shí)的響應(yīng)和顯示的原則。

（1）先進(jìn)性原則。同時(shí)我們基于業(yè)界通用開放性標(biāo)準(zhǔn)，采用先進(jìn)成熟的技術(shù)，基于業(yè)界通用開放性標(biāo)準(zhǔn)，采用先進(jìn)成熟的技術(shù)，遵循緊密結(jié)合電網(wǎng)企業(yè)自身特點(diǎn)，使系統(tǒng)能夠滿足桌面運(yùn)維業(yè)務(wù)管理需求，同時(shí)適應(yīng)未來一段時(shí)間業(yè)務(wù)需求及發(fā)展變化的需要。

（2）模塊化設(shè)計(jì)原則?；谲浖哪K化設(shè)計(jì)原則，希望每個(gè)功能一個(gè)專用模塊，以利于后續(xù)的擴(kuò)充和修改。同時(shí)希望界面能夠功能舒適，易用。用戶體驗(yàn)好。

（3）經(jīng)濟(jì)性原則?；谑袌?chǎng)上現(xiàn)有的軟硬件技術(shù)，本著節(jié)約成本的考慮，盡可能選擇性價(jià)比高的實(shí)現(xiàn)方案，以實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

（4）服務(wù)器功能。服務(wù)器的主要功能是通過網(wǎng)絡(luò)收集分布在各地的廠站端的數(shù)據(jù)，形成規(guī)范的管理，提取相就的站內(nèi)信息，來預(yù)測(cè)和遙近期廠站端的功能。其中廠站端的系統(tǒng)的工作狀態(tài)、工作參數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)傳入控制器的相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表中，當(dāng)合法的用戶通過瀏覽器進(jìn)行瀏覽時(shí)，服務(wù)器能夠根據(jù)客戶設(shè)定的條件顯示相應(yīng)的畫面，以查看各種電站的參數(shù)，根據(jù)客戶的要求繪制表格和圖表，并能夠存成excel格式或者txt文檔等。使得用戶可以在世界任何一個(gè)地方都可以操作和查看自己的電站以及管理自己的相關(guān)的設(shè)備。

同時(shí)如果出現(xiàn)相應(yīng)的問題，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的關(guān)斷的相關(guān)功能。

1.2系統(tǒng)架構(gòu)

服務(wù)器采用B/S結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，要求能夠?qū)崿F(xiàn)7X 24小時(shí)的不間斷的工作，用戶必須注冊(cè)才能對(duì)服務(wù)器進(jìn)行訪問，可以通過IE， Firefox， Safari等不同的操作平臺(tái)進(jìn)行淑覽，服務(wù)器也可以放在建設(shè)大型電站的那邊，或者放在本公司，使用戶和相關(guān)的管理人員即可以WAN或者LAN對(duì)服務(wù)器進(jìn)行訪問（見圖1）。

圖1

用戶可以根據(jù)自己需求，填寫相關(guān)的Email或者手機(jī)號(hào)碼，以收到相關(guān)的電站的報(bào)警信息，主站端可以根據(jù)報(bào)警信息的級(jí)別，對(duì)于廠站端進(jìn)行相應(yīng)的控制。

2系統(tǒng)需求和功能

2.1采用技術(shù)

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)Web端將基于成熟的.Net架構(gòu)，擬采用Asp.net技術(shù)進(jìn)行開發(fā)。優(yōu)點(diǎn)是上手比較快，維護(hù)方便，與Microsoft相關(guān)軟件兼容性好。

2.2界面風(fēng)格

用戶接口和操作界面設(shè)計(jì)盡可能考慮人體結(jié)構(gòu)特征及視覺特征，界面力求美觀大方，操作力求簡(jiǎn)便實(shí)用，整個(gè)系統(tǒng)易于使用。并且遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)Web端將采用目前通用Web服務(wù)器架構(gòu)，具有導(dǎo)航欄，顯示區(qū)域等部分。能夠同時(shí)支持IE，F(xiàn)irefox，Safari等通用瀏覽器。

2.3精度要求

涉及到時(shí)間節(jié)點(diǎn)的要確定到某一天，結(jié)合系統(tǒng)時(shí)間確定到年月日，如項(xiàng)目的總時(shí)間為50天，開始于2014年7月21日星期一，則結(jié)束為2014年8月22日星期五；涉及到金額方面的數(shù)據(jù)要確定到角，如合同金額為1333333.5元；涉及到人員權(quán)限的劃分要精確到具體的人或角色；涉及到面積或者其他小數(shù)的時(shí)候精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位，進(jìn)行四舍五入運(yùn)算；對(duì)工作日和自然日進(jìn)行區(qū)分（自然日和工作日的設(shè)置可以在設(shè)置區(qū)進(jìn)行設(shè)置）。

2.4時(shí)間特性

（1）響應(yīng)時(shí)間；對(duì)于查詢、登錄等的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)不超過5秒種，即最長(zhǎng)時(shí)間不能超過15秒；（2）更新處理時(shí)間；保存、編輯等操作的響應(yīng)時(shí)間不應(yīng)超過10秒種。

2.5靈活性

（1）操作方式上的變化；系統(tǒng)采用B/S模式，在操作上盡可能的簡(jiǎn)單、界面要友好、人性化，不要存在太多的鍵盤和鼠標(biāo)互換的操作交替存在，對(duì)于一些重要的提示信息要在顏色上加以區(qū)分，對(duì)與IT專業(yè)術(shù)語要有專門的、通俗的解釋，要存在合理的操作手冊(cè)和幫助文檔。（2）運(yùn)行環(huán)境的變化；運(yùn)行環(huán)境盡可能的簡(jiǎn)單，最好能做到只要能上網(wǎng)，只要有IE就可以登陸該系統(tǒng)，就可以使用該系統(tǒng)，而不需要再安裝什么插件或者驅(qū)動(dòng)之類的東西。（3）同其他軟件的接口的變化；提供標(biāo)準(zhǔn)接口，并且要與現(xiàn)有系統(tǒng)相結(jié)合。（4）在項(xiàng)目管理的同時(shí)，要能夠靈活的進(jìn)行項(xiàng)目階段任務(wù)和時(shí)間節(jié)點(diǎn)的調(diào)整，只要項(xiàng)目未竣工，則可以隨時(shí)調(diào)整項(xiàng)目的任何元素。

2.6系統(tǒng)可靠性

對(duì)系統(tǒng)（系統(tǒng)平臺(tái)、應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫）應(yīng)該設(shè)計(jì)盡可能詳盡的故障處理方案，以保證系統(tǒng)的快速恢復(fù)性。并采用冗余技術(shù)保證數(shù)據(jù)可靠存儲(chǔ)、系統(tǒng)可靠運(yùn)行。對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀況采用自動(dòng)檢測(cè)、報(bào)警、監(jiān)控等方式進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)。

2.4系統(tǒng)容錯(cuò)性

系統(tǒng)的容錯(cuò)能力要求：當(dāng)用戶進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)輸入時(shí)，系統(tǒng)對(duì)輸入的數(shù)據(jù)要做有效性檢查和完整性檢驗(yàn)，保證將正確的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，對(duì)于用戶錯(cuò)誤的輸入，不但拒絕接受，而且要給出明確的錯(cuò)誤提示，供操作者改正；對(duì)于用戶輸入非法的和對(duì)系統(tǒng)具有破壞性的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能夠加以識(shí)別，并做出相應(yīng)的處理，避免造成系統(tǒng)的死機(jī)和癱瘓。

2.5系統(tǒng)可維護(hù)性

系統(tǒng)將采用大家熟悉的易于維護(hù)的系統(tǒng)平臺(tái)，系統(tǒng)維護(hù)方便，備份及數(shù)據(jù)恢復(fù)快速簡(jiǎn)單、系統(tǒng)配置體現(xiàn)自動(dòng)化，盡量避免復(fù)雜的系統(tǒng)配置操作。

2.6數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)

在系統(tǒng)使用過程中，由于硬件出現(xiàn)故障或其它原因造成系統(tǒng)暫時(shí)性的中斷后系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí)，能夠保證系統(tǒng)將原有的數(shù)據(jù)快速恢復(fù)，使繼續(xù)運(yùn)行下去。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)，有軟件自動(dòng)（默認(rèn)）或人工對(duì)重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行定期的備份，并做有備份日志，系統(tǒng)的功能中專門設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)功能，使用戶能夠快速地自動(dòng)地將數(shù)據(jù)從故障處恢復(fù)。

2.7輸入輸出要求

輸入清晰明白、數(shù)據(jù)類型要確定，如要求輸入時(shí)間則要提示是輸入YYYY/MM/DD還是YYYY-MM-DD或者YY-MM-DD等，如字符則需要提示最大字符數(shù)量是多少；輸出要顯示先決條件，要給出正確的提示如統(tǒng)計(jì)圖，則必須給出統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是針對(duì)哪些數(shù)據(jù)對(duì)象做的統(tǒng)計(jì)；查詢和統(tǒng)計(jì)的口徑要統(tǒng)一。

數(shù)據(jù)管理能力要求，主要是文檔的管理，必須給出文檔管理的最大數(shù)量、存儲(chǔ)容量，以及上傳下載的平均速度。

2.8易用性要求

用戶接口和操作界面設(shè)計(jì)盡可能考慮人體結(jié)構(gòu)特征及視覺特征，界面力求美觀大方，操作力求簡(jiǎn)便實(shí)用，整個(gè)系統(tǒng)易于使用。

2.9安全性要求

為確保系統(tǒng)的安全性，系統(tǒng)采用身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)簽名和驗(yàn)證、權(quán)限控制、數(shù)據(jù)傳輸加密/解密和數(shù)據(jù)庫登陸驗(yàn)證等措施來保障系統(tǒng)具有足夠的安全性。運(yùn)用日志，對(duì)進(jìn)入系統(tǒng)的用戶的操作進(jìn)行記錄，可以根據(jù)日志進(jìn)行事后分析，從而找到事故的發(fā)生原因、責(zé)任者或非法用戶。

2.10對(duì)兼容性和擴(kuò)展性要求

（1）為適應(yīng)將來的發(fā)展，系統(tǒng)應(yīng)具有良好的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。（2）軟件設(shè)計(jì)盡可能模塊化、組件化，并提供配置模塊和客戶化工具，使應(yīng)用系統(tǒng)可靈活配置，適應(yīng)不同的情況。（3）數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)盡可能考慮到將來的需要。為業(yè)務(wù)擴(kuò)展留下二次開發(fā)接口，確保系統(tǒng)具有非常強(qiáng)的平臺(tái)跨越和應(yīng)用擴(kuò)展的功能。（4）硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮到系統(tǒng)在今后的增容問題，無需重復(fù)建設(shè)。

2.11訪問需求

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)Web端能夠?qū)崿F(xiàn)7 X 24小時(shí)的不間斷的工作，用戶需要注冊(cè)才能使用相關(guān)功能，用戶可以通過IE，F(xiàn)irefox，Safari等不同的瀏覽器進(jìn)行瀏覽，Web服務(wù)器也可以放在建設(shè)大型電站的客戶工作地點(diǎn)或者放在本公司，使用戶可以通過WAN或者LAN對(duì)Web服務(wù)器進(jìn)行訪問。

3 軟件開發(fā)

3.1 服務(wù)器端的程序開發(fā)

服務(wù)器后臺(tái)需要啟動(dòng)對(duì)廠站端的監(jiān)控程序，廠站端可以通TCP或者UDP協(xié)議根據(jù)相應(yīng)的端口號(hào)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，主端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的收集和采集工作，并根據(jù)信息的不同，存儲(chǔ)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表格中。

傳輸過程如下：

（1）控制命令。主機(jī)端發(fā)送相應(yīng)的控制命令到控制器，控制器接收到相應(yīng)的命令之后，發(fā)送相應(yīng)的命令信息到廠站端

（2）維護(hù)工作數(shù)據(jù)流。廠站端發(fā)送相應(yīng)的信息到控制器，控制器發(fā)送相應(yīng)的信息到主機(jī)端，主機(jī)端收集到相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息后，可以進(jìn)行相應(yīng)的查看以及備份等操作。重點(diǎn)：服務(wù)器能夠根據(jù)客戶的各種需求生成相應(yīng)的表格以供客戶查詢和瀏覽以及對(duì)比分析，同時(shí)可以設(shè)定相應(yīng)的控制命令和報(bào)警信息。

（3）用例描述：

用例名稱：基于調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)集中監(jiān)控變電站；范圍：監(jiān)控廠站端的運(yùn)行信息；級(jí)別：服務(wù)器目標(biāo)；主要參與者：分布于各地的廠站端與主站端的管理員們。

涉眾及其關(guān)注點(diǎn)：

用戶：用戶希望能自動(dòng)、簡(jiǎn)易、無誤、快速地設(shè)置查看廠站端的運(yùn)行情況，能夠通過自動(dòng)化處理解決站內(nèi)信息的誤發(fā)、頻發(fā)、遙測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等問題，以及根據(jù)數(shù)據(jù)和圖表的顯示分析其電站的運(yùn)營(yíng)狀況。因?yàn)樵摦a(chǎn)品針對(duì)的是各廠站端的運(yùn)營(yíng)情況，可操作性就顯得格外重要。

（1）前置條件。服務(wù)器實(shí)現(xiàn)7x24小時(shí)的數(shù)據(jù)監(jiān)控和采集工作。（2）后置條件。各地的廠站能夠根據(jù)用戶的設(shè)定，把相關(guān)的參數(shù)數(shù)據(jù)傳送到主機(jī)端的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行保存。（3）生成場(chǎng)景：系統(tǒng)啟動(dòng)，管理員輸入用戶名和密碼進(jìn)入相應(yīng)的系統(tǒng)，管理員通過各個(gè)廠站的ID進(jìn)行添加和刪除操作。廠站端用戶要查看自己所屬的電站信息，登陸平臺(tái)后可以查自己電站運(yùn)營(yíng)信息。系統(tǒng)搜索可連接的廠站端信息，通過控制器，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息到服務(wù)器。用戶登錄后，有自己的相應(yīng)的頁面，可以查看電站的信息，每天，月、年的走勢(shì)圖，并根據(jù)用戶的偏好選擇自己喜歡的圖形樣式，例如條形圖，餅形圖，線性圖等，以及根據(jù)客戶的需求生成相應(yīng)的表格。（4）擴(kuò)展：3a.系統(tǒng)未搜索到連接的廠站端：用戶可重新搜索。3b.用戶可以刪除和添加相應(yīng)的廠站端：用戶可選擇上一步重新設(shè)置。3c.用戶可以象blog一樣定制自己要顯示的頁面，以及查看的功能。3d.用戶可以把數(shù)據(jù)導(dǎo)出成excel的報(bào)表格式或者txt格式，以供客戶進(jìn)一步的分析和查閱。（5）特殊注意：由于你所處的位置的不同，與服務(wù)器處理機(jī)器的速度和監(jiān)控設(shè)備的不同，也許你所看到的數(shù)據(jù)會(huì)與實(shí)時(shí)有一定差據(jù)。

3.2 系統(tǒng)流程圖（圖2）

圖2

3.3 WEB端系統(tǒng)架構(gòu)（圖3）

圖3

3.4顯示廠站端的概況信息

（1）顯示信息功能用于向用戶顯示廠站端的信息。（2）顯示語言支持簡(jiǎn)體中文顯示。（3）顯示當(dāng)前廠站端的容量，當(dāng)前的功率，發(fā)電量的相關(guān)信息，以及實(shí)時(shí)功率。（4）可以顯示，年月日相關(guān)的信息。并可以把相關(guān)的信息以圖形方式導(dǎo)出。

顯示的信息包括：日期、時(shí)間、總發(fā)電量、當(dāng)日總發(fā)電量、當(dāng)前單臺(tái)逆器的發(fā)電功率、當(dāng)前總發(fā)電功率、逆變器類型、逆變器序列號(hào)、逆變器固件版本號(hào)、逆變器錯(cuò)誤信息、監(jiān)控器的系列號(hào)、監(jiān)控器固件版本號(hào)、圖表顯示當(dāng)日發(fā)電量、歷史總發(fā)電量、單臺(tái)逆變器歷史發(fā)電量、輸入輸出電壓，以及輸入輸出電流，以及頻率等， 減排量、顯示發(fā)電收益、IP地址、MAC地址、公司Logo。

3.5查看實(shí)時(shí)信息

實(shí)時(shí)信息主要包含當(dāng)前實(shí)時(shí)采取的數(shù)據(jù)信息，信息的采集以分鐘為單位，有客戶進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定工作，通過這個(gè)頁面可以更詳細(xì)的顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息?？梢愿鶕?jù)不同廠站端進(jìn)行查看。

3.6查看歷史信息

數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中，客戶可以按照時(shí)間段來查看相應(yīng)的廠站端信息，并能夠根據(jù)不同的參數(shù)來顯示相應(yīng)的圖形。

3.7報(bào)警信息

系統(tǒng)的警報(bào)信息會(huì)實(shí)時(shí)傳遞給遠(yuǎn)程的主機(jī)端，主機(jī)端可以設(shè)定相應(yīng)的警報(bào)接收人。當(dāng)接收到數(shù)據(jù)信息時(shí)候，能夠?qū)崟r(shí)反饋，進(jìn)行相應(yīng)的關(guān)斷操作。

3.8界面

本服務(wù)器要求系統(tǒng)采用目前通用web服務(wù)器架構(gòu)，具有導(dǎo)航欄，顯示區(qū)域等部分。能夠同時(shí)支持IE， Firefox， Safari等通用瀏覽器。

3.9數(shù)據(jù)導(dǎo)出

本項(xiàng)主機(jī)端的管理員可以根據(jù)自己的需要，選擇想要的數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)出操作?？梢詫?dǎo)出每天，每周，每月的數(shù)據(jù)信息。按照excel的格式導(dǎo)出。

3.10設(shè)定

通過本欄目可以進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)設(shè)定操作（圖4）。

（1）添加和刪除相關(guān)的信息。（2）進(jìn)行相應(yīng)的關(guān)斷操作。（3）設(shè)定相應(yīng)的報(bào)警信息的接收人。

圖4

4 結(jié)語

綜合上述，基于調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)集中監(jiān)控變電站遠(yuǎn)程維護(hù)通過服務(wù)器收集分布在各地的廠站端的數(shù)據(jù)，形成規(guī)范的管理，提取相就的站內(nèi)信息，來預(yù)測(cè)和遙近期廠站端的功能。使得用戶可以在世界任何一個(gè)地方都可以操作和查看自己的電站以及管理自己的相關(guān)的設(shè)備。

參考文獻(xiàn)：

[1] ABB.EXCOUNT-II Users manual ABB公司，2009，6.

作者簡(jiǎn)介：高峰（1984-），男，工程師，主要從事電網(wǎng)自動(dòng)化等方面的研究。